邊緣計(jì)算理論與系統(tǒng)實(shí)踐：基于CNCF KubeEdge的實(shí)現(xiàn)
定 價(jià)：69.8 元
- 作者：談海生 張欣 鄭子木 李向陽
- 出版時(shí)間：2023/3/1
- ISBN：9787115601322
- 出 版 社：人民郵電出版社
- 中圖法分類：TN929.5
- 頁碼：189
- 紙張：
- 版次：01
- 開本：小16開
本書以 CNCF KubeEdge 為例，分理論知識(shí)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩部分，介紹了邊緣計(jì)算的理論與系統(tǒng)實(shí)踐。理論知識(shí)部分首先介紹邊緣計(jì)算的概念、挑戰(zhàn)與機(jī)遇；接著闡述邊緣計(jì)算的系統(tǒng)架構(gòu)，包括云計(jì)算和虛擬化技術(shù)；進(jìn)一步引出云邊端協(xié)同機(jī)制，重點(diǎn)講解計(jì)算卸載、緩存管理、移動(dòng)性管理和競爭定價(jià)等關(guān)鍵技術(shù)；最后介紹邊緣計(jì)算中的 AI 部署。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)部分從定位、功能和整體架構(gòu)3個(gè)方面介紹了主流的邊緣計(jì)算平臺(tái)，詳細(xì)介紹了 CNCF KubeEdge 平臺(tái)中功能模塊間通信原理、云邊組件等基礎(chǔ)知識(shí)，最后介紹了搭建 CNCF KubeEdge 的具體步驟和使用 CNCF KubeEdge 控制樹莓派LED 燈、使用 NPU 實(shí)現(xiàn)邊緣端人臉識(shí)別、實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同的聯(lián)邦訓(xùn)練等實(shí)驗(yàn)的操作步驟。
本書將理論與實(shí)踐相結(jié)合，不僅介紹了邊緣計(jì)算的理論知識(shí)，還基于 CNCF KubeEdge 平臺(tái)實(shí)戰(zhàn)操作進(jìn)行了講解。本書匯集了作者在云邊端協(xié)同領(lǐng)域多年的科研成果，并結(jié)合華為邊緣計(jì)算團(tuán)隊(duì)一線的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可為研究人員、高校學(xué)生、企業(yè)技術(shù)人員學(xué)習(xí)和部署邊緣計(jì)算提供參考。
1.內(nèi)容專業(yè)豐富：作者來自高校和產(chǎn)業(yè)界，擁有國際學(xué)術(shù)圈高度認(rèn)可的學(xué)術(shù)水平，學(xué)術(shù)影響力廣泛。
2.緊跟前沿發(fā)展：邊緣計(jì)算契合當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等領(lǐng)域?qū)Ａ繑?shù)據(jù)和設(shè)備的計(jì)算和管理需求，得到企業(yè)和學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注。邊緣計(jì)算技術(shù)是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)。
3.兼顧原理和實(shí)踐：結(jié)合華為的邊緣計(jì)算平臺(tái)開發(fā)和應(yīng)用實(shí)踐的豐富經(jīng)驗(yàn)，闡述容器化資源管理、輕量級(jí)多協(xié)議支持、邊緣離線自制、智能調(diào)度等邊緣計(jì)算平臺(tái)開發(fā)技術(shù)和成功實(shí)際應(yīng)用案例。
談海生
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授，博導(dǎo)。國家青年拔尖人才。主要從事網(wǎng)絡(luò)算法設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、邊緣計(jì)算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究。
張欣
博士，華為云原生團(tuán)隊(duì)高級(jí)工程師。曾參與容器平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，研究方向聚焦于Kubernetes、Edge Computing、Service Mesh等領(lǐng)域。
鄭子木
博士，華為云邊緣云創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室主任工程師，KubeEdge SIG AI聯(lián)合創(chuàng)始人，深圳海外高層次人才。研究方向?yàn)檫吘堿I、多任務(wù)學(xué)習(xí)及AIoT。獲華為公司技術(shù)貢獻(xiàn)獎(jiǎng)項(xiàng)10余項(xiàng)。
李向陽
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授，博導(dǎo)。ACM/IEEE Fellow，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者。主要從事智能物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)安全隱私研究。
目 錄 第 一部分 理論知識(shí)
第 1 章 邊緣計(jì)算概述 3
1.1 邊緣計(jì)算的起源與概念 3
1.2 邊緣計(jì)算的優(yōu)勢(shì)與發(fā)展 5
1.2.1 邊緣計(jì)算的優(yōu)勢(shì) 5
1.2.2 邊緣計(jì)算的發(fā)展 6
1.3 邊緣計(jì)算的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 7
1.3.1 邊緣計(jì)算的挑戰(zhàn) 8
1.3.2 邊緣計(jì)算的機(jī)遇 12
1.3.3 邊緣計(jì)算的典型應(yīng)用 14
第 2 章 邊緣計(jì)算的系統(tǒng)架構(gòu) 19
2.1 云計(jì)算與云原生 19
2.1.1 云計(jì)算與邊緣計(jì)算 19
2.1.2 云原生技術(shù) 20
2.1.3 Kubernetes 概述 26
2.1.4 主流邊緣計(jì)算平臺(tái) 27
2.2 云邊協(xié)同架構(gòu) 31
2.3 跨平臺(tái)邊緣設(shè)備 32
2.3.1 樹莓派 32
2.3.2 Jetson Nano 33
2.3.3 華為 Atlas 34
第 3 章 云邊端協(xié)同 36
3.1 云邊端協(xié)同概述 36
3.2 預(yù)備知識(shí) 40
3.2.1 在線算法 40
3.2.2 分布式算法 43
3.2.3 強(qiáng)化學(xué)習(xí) 47
3.2.4 定價(jià)策略 52
3.3 計(jì)算卸載 58
3.3.1 在線任務(wù)分配與調(diào)度模型 58
3.3.2 在線任務(wù)分配與調(diào)度算法 60
3.3.3 其他在線任務(wù)分配與調(diào)度模型 63
3.4 緩存管理 64
3.4.1 緩存模型 65
3.4.2 LANDLORD 及旁路模型 66
3.4.3 邊緣計(jì)算場(chǎng)景中的緩存問題 68
3.5 移動(dòng)性管理 75
3.5.1 模型 76
3.5.2 算法 78
3.6 競爭定價(jià) 82
3.6.1 競爭定價(jià)的背景 82
3.6.2 模型和納什均衡分析 83
3.6.3 完全信息 85
3.6.4 部分用戶信息 87
第 4 章 邊緣計(jì)算中的 AI 部署 91
4.1 概述 91
4.2 技術(shù)挑戰(zhàn) 95
4.3 云邊協(xié)同推理 98
4.4 云邊協(xié)同訓(xùn)練 104
4.4.1 云邊協(xié)同的聯(lián)邦學(xué)習(xí) 105
4.4.2 云邊協(xié)同的遷移學(xué)習(xí) 108
4.4.3 云邊協(xié)同的增量學(xué)習(xí) 117
第二部分 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
第 5 章 邊緣計(jì)算平臺(tái)介紹 125
5.1 Baetyl 125
5.1.1 定位和功能 125
5.1.2 整體架構(gòu) 125
5.2 EdgeX Foundry 127
5.2.1 定位和功能 127
5.2.2 整體架構(gòu) 127
5.3 Rancher K3s 129
5.3.1 定位和功能 129
5.3.2 整體架構(gòu) 129
5.4 CNCF KubeEdge 130
5.4.1 概述 130
5.4.2 定位和功能 131
5.4.3 整體架構(gòu) 131
5.4.4 AI SIG、MEC SIG、Device-IoT SIG 133
第 6 章 CNCF KubeEdge 系統(tǒng)架構(gòu) 136
6.1 功能模塊間的通信原理 137
6.2 云端組件 138
6.2.1 云端組件與 K8s Master 的關(guān)系 139
6.2.2 邊緣控制器 140
6.2.3 設(shè)備控制器 142
6.2.4 邊緣存儲(chǔ)的集成設(shè)計(jì) 149
6.2.5 云端集線器與邊緣集線器的通信機(jī)制 151
6.3 邊緣端組件 156
6.3.1 邊緣端架構(gòu)設(shè)計(jì) 157
6.3.2 邊緣集線器 158
6.3.3 EdgeD 159
6.3.4 邊緣自治原理 159
6.4 設(shè)備管理設(shè)計(jì)原理 160
6.4.1 CNCF KubeEdge 設(shè)備管理整體設(shè)計(jì) 160
6.4.2 DeviceTwin 設(shè)計(jì)原理 160
6.4.3 EventBus 設(shè)計(jì)原理 160
6.5 EdgeMesh 設(shè)計(jì)原理 161
6.5.1 ServiceMesh 簡介 161
6.5.2 EdgeMesh 整體設(shè)計(jì) 161
6.5.3 EdgeMesh 轉(zhuǎn)發(fā)流程 162
6.5.4 Sedna 架構(gòu)設(shè)計(jì) 162
6.6 CNCF KubeEdge 的未來發(fā)展 163
第 7 章 CNCF KubeEdge 實(shí)戰(zhàn) 167
7.1 CNCF KubeEdge 的搭建 167
7.1.1 依賴環(huán)境 167
7.1.2 使用 keadm 部署 CNCF KubeEdge 170
7.1.3 CNCF KubeEdge 集群升級(jí) 171
7.2 CNCF KubeEdge 的實(shí)驗(yàn) 172
7.2.1 使用 CNCF KubeEdge 控制樹莓派 LED 燈 172
7.2.2 使用 NPU 實(shí)現(xiàn)邊緣端人臉識(shí)別 175
7.2.3 使用 CNCF KubeEdge 實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同的聯(lián)邦訓(xùn)練 176
7.2.4 CNCF KubeEdge 實(shí)戰(zhàn)小結(jié) 181
參考文獻(xiàn) 183
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